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椰殼活性炭在鋰離子電池中的運(yùn)用越來(lái)越廣
作者 Admin
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發(fā)布時(shí)間 2021-05-29 15:19
鋰硫電池是一種基于16Li+ S8-8Li2S電化學(xué)反應(yīng)的新型二級(jí)電池系統(tǒng)，由鋰金屬為負(fù)極，硫?yàn)檎龢O。其理論特異性容量為1675mAh/g，能量密度為2600Wh/kg，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋰離子電池。鋰硫電池由于其特異性強(qiáng)、價(jià)格低、安全性強(qiáng)、無(wú)毒、豐富的原料來(lái)源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而，由于硫及其排放產(chǎn)品Li2S/Li2S2的絕緣性，以及多硫化鋰（一種在充電和排放過程中生產(chǎn)的中間產(chǎn)品）的溶解性和穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)能衰減和循環(huán)降解，阻礙了商業(yè)化進(jìn)程。
為了解決這些問題，多孔結(jié)構(gòu)可以通過使用具有良好導(dǎo)電性的矩陣材料來(lái)構(gòu)建。S被裝在毛孔里。在充電和放電過程中，電子通過三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较喾吹慕缑�。Li + 通過連接的通道擴(kuò)散到反應(yīng)站點(diǎn)，使電化學(xué)反應(yīng)得以順利進(jìn)行。碳材料由于其優(yōu)良的導(dǎo)電性、多種結(jié)構(gòu)、低成本和易于制備的多孔結(jié)構(gòu)，具有高特定表面積和高孔隙度，因此應(yīng)用于鋰電池中。取得了良好的效果，如碳納米管、石墨烯、空心碳微球、分級(jí)多孔碳等。
椰殼活性炭具有高特異性表面積和高孔隙度。毛孔結(jié)構(gòu)可以通過不同的制備方法進(jìn)行調(diào)整。鋰電池陰極材料可通過用硫填充硫微孔制備，具有良好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。由于椰子殼活性炭孔度高，可用于盡可能多地裝載硫磺，有利于提高鋰電池的儲(chǔ)能密度。同時(shí)，椰子殼中豐富的微孔活性炭具有很強(qiáng)的吸附能力，延緩了多硫化物向孔外擴(kuò)散，從而抑制了多硫化物的穿梭作用，提高了庫(kù)隆效率和電池的循環(huán)穩(wěn)定性。多孔碳的孔隙結(jié)構(gòu)和特定表面積對(duì)鋰硫電池的電化學(xué)性能有重要影響。
為了證實(shí)這一點(diǎn)，我們用椰子殼作為化學(xué)活化方法的原料，制備了具有不同特定表面積和孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭。通過改變制備工藝參數(shù)，調(diào)整了活性炭的具體表面積和孔隙結(jié)構(gòu)。研究了孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)鋰硫電池性能的影響，采用60%的硫作為陰極材料。結(jié)果表明，鋰硫電池的特異性容量隨著特定表面積的增加和活性炭中多孔比的提高而增加�；钚蕴刻囟ū砻娣e達(dá)到2900m2/g，中度率達(dá)到15.36%。當(dāng)當(dāng)前密度為 200mA/g 時(shí)，第一次放電容量為 1294.5mAh/g，100 個(gè)周期后可逆特定容量仍高達(dá) 809.3mAh/g。
實(shí)驗(yàn)證明了這一結(jié)論，相信椰子殼活性炭的開發(fā)將在不遠(yuǎn)的將來(lái)進(jìn)入一個(gè)新的高度。
